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레포트 | 커피 발효 품질을 높이기 위한 배양 종균 평가(2012)
날짜
2018-05-29 17:05:45
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366

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커피 발효 품질을 높이기 위한 배양 종균 평가(2012)

 

원제 : Evaluation of a potential starter culture for enhance quality of coffee fermentation

 

저자 : Cristina Ferreira Silva, Danielle Marques Vilela, Cecília de Souza Cordeiro, Whasley Ferreira Duarte, Disney Ribeiro Dias, Rosane Freitas Schwan

 

요약 :

  커피 발효에는 박테리아, 균류(곰팡이), 이스트 등의 여러 가지 미생물이 나타난다는 점이 특징적이다. 본 연구에서는 커피 발효 중 나타나는 펙틴 분해성 미생물을 분리하여 이들이 커피 과육 배양액에서 나타내는 활동성을 평가하고자 한다. 이스트와 박테리아는 폴리갈락투로네이즈(PG), 펙틴 리에이즈(PL), 펙틴 메틸에스터레이즈(PME) 과 대사물 생성량으로 평가하였다. 이스트 127, 박테리아 189종 중 PL 과 유기물 생성 능력이 있는 15종을 사전 선택하였다. 이들은 Bacillus cereus, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis, Candida parapsilosis, Pichia caribbica, Pichia guilliermondii, Saccharomyces cerevisiae 로 확인되었다. 커피 껍질과 과육 물질을 개별 또는 혼합한 매질에서 이들을 배양하였을 때, PME, PL, PG 와 관련한 활동성은 달리 나타났다. 주성분 PC1, PC2 의 경우 총 변량의 45.27%, 32.02% 를 차지하였다. UFLA CN727, UFLA CN731 균주는 PC1 의 양의 부분에 자리하였으며 생성물 특성은 1,2-프로판디올, 헥사노인산, 데카노인산, 노나노인산, 에틸 아세테이트였다. UFLA CN448, UFLA CN724 균주는 PC1 의 음의 부분에 자리하였으며 생성물 특성은 과이아콜, 부틸린산, 시트로네롤이었다. 연구진은 S. cerevisiae UFLA CN727, P. guilliermondii UFLA CN731, C. parapsilosis UFLA CN448 을 차후 연구 대상인 유망한 배양 종균으로 꼽았다.

 

주요 내용 :

 - 커피 발효 관련 기본 내용 :

  발효의 목적은 다당류(펙틴)가 풍부한 점액질성 층을 제거하고 열매의 수분을 줄이기 위함 / 어떤 처리법에서든 커피열매의 발효는 자연적으로 일어남 / 점액질이 제거되면 건조 작업이 쉬워지며 대사 물질은 커피콩 안으로 확산되어 들어가 최종 음료의 향미에 영향을 줄 수 있는 성분과 반응할 수 있음

 

  Agate and Bhat (1996) : 커피열매에는 점액질 층을 분해하는 식물 효소가 들어 있지만 이들만으로는 완전, 적절한 처리가 불가능함 / 발효는 점액질 내 펙틴을 수화하고 결합을 풀어 주는 효소를 생성하는 미생물이 자랄 수 있게 해 줌

  Silva (2012) : 커피 발효 중 미생물은 커피 열매의 과육과 점액질의 분해에 관여하고 펙틴 분해 효소를 생성하며 알콜, 산류(특히 아세트산, 락트산, 부틸린산, 카르복시산류) 를 생성함.

  Lopez (1989) : 부틸산, 아세트산, 프로피온산 등 과잉 발효 결과물로서의 산은 음료의 최종 품질을 떨어뜨림. 이들이 1mg/mL 이상 존재할 경우 양파 느낌이 남

  Sivetz (1963), Jham (2002) : 말산, 시트르산이 1-4mg/mL 이상 농도로 존재할 경우 좋은 신맛이 남.

 

  아세트산은 산소를 소모하는 박테리아 대사 결과물 내지 이스트가 생성한 알코올의 산화 결과물임.

  Schwan (2012) : 커피열매 표면의 박테리아는 산 합성에 기여하며 이 산은 과육, 점액질로 이동할 수 있고 커피콩의 맛 품질을 나쁘게 할 수 있음

 

  주요 효소로는 폴리갈락투로네이즈(PG, 알파-1,4 글리코시드 결합을 수화시켜 펙틴산(폴리갈락투로닌산)을 생성), 펙틴 리에이즈(PL, 펙틴 결합을 끊어내어 갈락투로닌산을 생성), 펙틴 메틸에스테레이즈(PME, 펙틴의 메톡실 기에서 에스테르를 떼어냄) 이 있음

 특정 발효 처리에 적합한 미생물을 고를 경우 음료 품질을 높이고 처리 시간을 줄이며 특정 커피 품종에 적합한 품질 표준화를 이룩할 수 있음 / 미생물 선택은 펙틴 분해 물질 생성 외 산 물질과 기타 대사 물질 생성을 바탕으로 해야 함

 

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  * 커피 과육 성분

- 실험 결과 :

 건식, 반건식 처리 중 추출, 선택한 균종은 Bacillus cereus UFLACN 445, UFLACN 446, Bacillus megaterium UFLACN 415, Bacillus subtilis UFLACN 406, UFLACN 452, UFLACN 463, Candida parapsilosis ULACN 426, UFLACN 431, UFLACN 448, UFLACN 449, UFLACN 730, Pichia caribbica UFLACN 706, P. guilliermondii UFLACN 731, S. cerevisiae UFLACN 724, UFLACN 727

  대다수 균종은 건식 처리에서 추출한 것임. 이는 건식 처리 중에는 껍질, 과육, 점액질이 한 번에 발효하기에 미생물이 탄소와 에너지원으로 사용할 펙틴을 더 잘 쓸 수 있을 것이기 때문

  S. cerevisiae 의 펙틴 리에이즈 생성이 이번 실험에서 처음으로 보고됨

  펙틴 배양액(SPM)과 커피 껍질-과육 배양액(CPM) 중에서는 펙틴 배양액에서의 효소 활동성이 더 높았음. 이는 껍질-과육의 경우 셀룰로스 구조가 있어서 미생물이 펙틴까지 들어가기 어려우며 글루코스 대사가 억눌릴 수 있기 때문이며(글루코스가 있을 경우 효소 생산성은 높을지라도 효소 활동성은 그만큼 높아지지 않을 수 있음) CPM 의 경우 질소 공급원이 부족할 수 있음

  이스트 단일 종을 배양할 때에 비해 여러 종이 섞인 경우 PL 활동성은 1/20 으로 떨어짐. 이는 미생물이 영양소를 두고 경쟁하기 때문 / 커피 열매에 들어 있는 미생물은 104-107 UFC/g 이며 우점종이 될 정도로 배양 종균들을 투입하려면 107 UFC/g 이상을 넣어야 함. 이 경우에도 경쟁이 있을 수 있음

  커피 과육은 PG 생산에 적합한 매질이 아닌 것으로 보임. 이는 PG 가 커피 과육의 펙틴 구성보다는 메틸화가 덜 된 펙틴에 작용하기 때문

  주요 생성 물질로는 아세트산과 숙신산이 있음. B. cereus UFLACN 445, B. cereus UFLACN 446, B. subtilis UFLACN 452, B. subtilis UFLACN 463 의 경우 펙틴을 분해하여 글루코스를 생성하는 것으로 보임.

  B. cereus UFLACN 445, B. subtilis UFLACN 452, 는 높은 아세트산, 숙신산 생성 능력(각각 0.29, 0.65; 0.43, 0.45 g/L) 이 있음.

  P. guilliermondii UFLACN 732, S. cerevisiae ULACN 724, UFLACN 727 CPM 에서 배양한 경우에만 말산이 생성됨

  CPM 배양액에서 생성된 휘발산은 41개이며 이 중 모든 배양액 공통적으로 생성된 것은 아세트알데히드, 아세토인, 푸르포랄, 데실 알데히드, 이소부틸린산, 부틸린산, 2-페닐에탄올 임. 이는 이스트가 여러 경로를 통해 최종 음료에 영향을 미칠 수 있음을 의미

 

참조 :

 

Agate AD, Bhat JV (1966) Role of pectinolytic yeasts in the degradation mucilage layer of coffea robusta cherries. Appl Environ Microbiol 14(2):256–260

Silva CF (2012) Microbial activity during coffee fermentation. In: Schwan RF, Fleet GH (ed) Cocoa and coffee fermentation. CRC Press, Boca Raton (in press)

Lopez CI, Bautista E, Moreno E, Dentan E (1989) Factors related to the formation of. ‘‘overfermented coffee beans’’ during the wet processing method and storage of coffee. ASIC, 13 Colloque, Paipa

Sivetz M (1963) Coffee processing technology, vol 2. AVIC, Westport, Connecticu

Jham GM, Fernandes AS, Garcia CF, Silva AA (2002) Comparison of GC and HPLC for the Quantification of Organic Acids in Coffee. Phytochem Anal 13:99–104

Schwan RF, Silva CF, Batista LR (2012) Coffee fermentation. In: Hui YH (ed) Handbook of plant-based fermented food and beverage technology, CRC Press, Boca Raton, pp 677–690. ISBN 978-1- 43964904-0

 

인용 (MLA) :

 Silva, Cristina Ferreira, et al. "Evaluation of a potential starter culture for enhance quality of coffee fermentation." World Journal of Microbiology and Biotechnology 29.2 (2013): 235-247.

 

 


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